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酸性染料染色勻染劑的作用有哪些呢?

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    酸性染料染色勻染劑可供染廠用于勻染目的的紡織加工助劑,按照其離子性可以分為以下幾類:

    陰離子性

    陽離子性

    非離子性

    非離子/陽離子性

    非離子/陰離子性

    陰/陽離子性(兩性)

    現在就這些助劑的結構、特征、作用方式以及應用領域作一簡要的解釋。

    從這些分子式中可以看出,上述助劑差別就在于它們所含的水溶性基團不同。如陰離子化合物,其水溶性基團就是磺酸基或硫酸基。陽離子性助劑的水溶性是由帶正電荷的氮原子賦予的,非離子性助劑(脂肪醇和環氧乙烯的加成物)是通過水合作用而溶解的,即水分子與環氧乙烯鏈上的氧原子作用(通過氫鍵)。從這些助劑的離子性就可以推導出它們對酸性染料和染色纖維之間的大致作用方式:

    陰離子助劑對纖維有親和性(與染料競爭上染)陽離子助劑對染料有非常強的親和性(與染料集合成大分子,上染緩慢)非離子助劑對染料有弱親和性和水合作用(勻染效果較弱)非離子/陽離子性助劑對染料有中等至強親和性非離子/陰離子性助劑對纖維有較強的親和性陰/陽離子性助劑同時對染料和纖維有較強的親和性(陽離子部分與染料接合、陰離子部分與纖維接合,并形成架橋。隨后染料“過河拆橋”達到勻染)

    陰離子勻染劑的作用陰離子助劑在酸性染浴里的作用是基于一個與染料競爭的反應。在酸性染浴里,根據pH值不同,羊毛和錦綸或多或少帶有一定的陽離子性(除在纖維的等電點外)。助劑分子比染料分子結構小。為此,助劑首先吸附上纖維,并占據NH3+基團。染料吸附上纖維比較慢,但由于染料對纖維有較高的親和力,它逐漸取代纖維上的助劑。正是助劑這種在染料吸附過程中的暫時阻止作用對勻染有幫助。然而,如果陰離子勻染劑有一大的分子結構并帶有兩個或更多個磺酸基,并與酸性染料同時存在時(特別是哪些帶有多個磺酸基的助劑),其作用就是封閉(或稱阻染)而不是勻染了。更為嚴重的是這種勻染劑會增加染色斑染現象。比較一下上述兩類勻染劑就很明顯發現:并非每個陰離子化合物都可用作勻染劑。

    陽離子勻染劑的作用陽離子助劑真正從本質上講對羊毛或錦綸等纖維上NH3+基團并無親和力,但根據正電荷的強度,它們可與染料中的陰離子基團形成不同穩定程度的化合物。如果所有染料結構帶有多個磺酸基,這些磺酸基可以根據染料和助劑的數量比部分或全部被封閉。部分封閉或許是一好處。通過助劑的仔細計量,雙磺酸基染料可以封掉一個磺酸基,從而象單磺酸基染料,這個改進就意味著羊毛親和力差別的體現趨勢在很大程度上可以消除。然而水溶性基團的封閉會造成單磺酸基染料的沉淀,即使是多磺酸基染料,如果加入過量的陽離子助劑,也可造成染料聚集和沉淀。因此精確計量就至關重要。然而在實際中做到這點很難。正因為如此,單純陽離子助劑在染色中很少應用。

    非離子勻染劑的作用非離子勻染劑主要是乙氧基脂肪醇、烷基酚和脂肪酸,水分子對環氧乙烯烷鏈中氧原子的加合賦予了這些助劑水溶液弱陽離子性,使得它們對陰離子性的酸性染料有一定的親和力。同時親和性也來自于染料和環氧乙烷鏈中氧原子的氫鍵。羊毛纖維上銨離子靜電吸引染料/助劑聚集體,然后逐步將染料從這松散的聚集體中置換出來。為了起到勻染作用,勻染劑有這些特性是很重要的。但并不是每個乙氧基脂肪醇或烷基酚都有這些特性,這些特性取決于助劑分子鏈長度和疏水親水組成的比例。如有一個烷基自由基的下列產品。C16-18+1-3摩爾環氧乙烷(油溶性-產品是乳化劑)

    C16-18+6-10摩爾環氧乙烷(水溶性-產品是洗滌劑)

    C16-18+至50摩爾環氧乙烷(水溶性-產品是勻染劑)

    C16-18+多于100摩爾環氧乙烷(水溶性-產品是分散劑)

    如果兩組分的比例改變而有利于疏水環氧乙烷,則在某一溫度溶液會渾濁。這是由于聚醚-水加合物重新變成聚醚鏈或由于使賦予長烷基一定水溶性的聚醚-水加合物失去活力。從而助劑不再是水溶性并喪失對染料的勻染作用。如果用不含磺酸基的1:2型中性染料染色,必須準確使用相對染料量的助劑。如果助劑量不夠,水溶性聚醚鏈則會由于過多染料分子而超負荷,從而導致染料聚集并在染浴中沉淀。同時,助劑也失去勻染作用。當這類助劑與1:2型中性染料一同使用時,助劑量必須隨染料量增加而增加。

    非離子/陽離子勻染劑的作用這些產品可以設想成接合了非離子和陽離子產品的作用方式,它們對染料有高親和力-而不象陽離子助劑會導致陰離子染料的沉淀。環氧乙烷鏈顯著改變了水溶性。除在非離子助劑部分提及的性質外,特別是帶有強堿性氮原子的化合物還可以部分或全部封閉酸性染料的磺酸基,從而減輕羊毛或錦綸上親和力差異的影響。在這類酸性勻染劑中,不同的勻染劑有不同的勻染作用。這就取決于合成中使用的脂肪胺種類和環氧乙烷鏈的長度了。在這個系列中,較弱乙氧基化的品種對染料親和力高,因此被很成功地用作酸性和媒介染料的剝色劑(超過2%織物重量)。這助劑的另一特點是能補償羊毛的親和力差異:減少斑染。這一點隨后將詳細討論。較高乙氧基化的產品,能大大改善弱酸、媒介染料的泳移并明顯降低它們的吸附速率。這里應提及的是,對一給定的有固定脂肪鏈長度的脂肪胺,其對染料的親和力隨環氧乙烷鏈的長度的降低而增大。反之亦然。對染料親和力越高,排泄效應風險也越大。(排泄效應特別與非離子和非離子/陽離子勻染劑有關,當賦予助劑水溶性的環氧乙烷鏈與脂肪鏈相比較短時,排泄效應就發生了)。染料和助劑形成加合物:環氧乙烷鏈必須保持這些大的聚集體溶解在溶液中,如果它的能力不夠了,這些染料和助劑的聚集體就會變大并可能沉淀。染料和助劑的聚集體迅速吸附上纖維,染料和助劑的結合很強。當染色進行時,染料也沒有完全和助劑分開,在隨后的熱淋洗中,染料沒有很好地固著在纖維上表現還不明顯。淋洗浴溫度越低,染料/助劑聚集體掉進淋洗浴中越多。淋洗基本上是有幫助,但還不夠。這就意味著后道脫水和烘干中,殘留在物料上的染料/助劑聚集體還能泳移,并造成本來是一批勻染的染物變成不勻。同時染物的牢度也明顯降低。由于這些原因,從一開始就選用不引起排泄效應的助劑就很重要。然而萬一選用不當而造成排泄效應,加一點陰離子助劑、并在50-60°C充分淋洗,可以或多或少解決這個麻煩。在特別嚴重的情況下,也可以重復上述過程?,F在談一下如何防止羊毛尖染的問題。上表皮未損的羊毛具有一自然屏障使染料很難滲透至內層纖維。由于氣候或化學作用,上表皮受到不同程度的損傷,使得染料較易進入內層,這種損傷的結果就是小分子染料容易從溶脹很明顯的羊毛部分泳移開。根據結構,染料趨向于損傷和未損傷羊毛的行為差異極大,帶有兩個或更多磺酸基的染料通常比帶有一個磺酸基的染料更容易斑染或尖染,不帶磺酸基的1:2型金屬絡合染料有一定疏水特性,因此尖染趨向很小。通過盡可能選用從化學構成本質上對物料親和力差異反應很小的染料可以防止尖染和斑染,這里另一個可能性就是在染浴中加入適當非離子/陽離子助劑,它的作用是基于兩個分開的過程。

    1,由于具有一定的纖維親和性,羊毛上部分吸附助劑,增加染物的染料親和力,從而補償染料親和力差異。

    2,由于助劑氮原子帶有正電,能夠分別封閉雙磺酸基或三磺酸基染料的第二個或第二個和第三個磺酸基,使得染料就象單磺酸基染料一樣,就是說更疏水。這樣當然就降低了染料產生尖染的趨勢。兩性勻染劑的作用應該提及的最后一類羊毛勻染劑就是兩性勻染劑。正如前面總結中提到的由于pH關系不管它們是呈陰離子性或陽離子性,它們對染料和纖維都有親和性。根據pH值,這些勻染劑在不同程度上都能遲緩染料的吸附。其勻染效果綜合陰離子性和陽離子性勻染劑的特點。且用量少效果明顯。至此,所有染色的勻染性還與染色時間(升溫速率和保溫時間)、溫度和pH的控制有關,這是浸染成功的前提條件。


更新日期:2021-01-18




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